Мы привыкли к тому, что осенью листва желтеет и деревья сбрасывают до весны их. Любуемся жёлтой листвой, восхищаемся романтизмом осени, но не знаем, отчего же всё-таки происходит пожелтение листьев. А этому, оказывается, есть научное объяснение.
Долгие годы учёные изучали листья и то, как они меняют свой цвет осенью. Молекулы , отвечающие за яркие оттенки жёлтого и оранжевого, уже не являются загадкой, а почему листья приобретают красный цвет пока остается тайной.
Реагируя на смену температуры воздуха и меньшее количество дневного света, листья перестают вырабатывать хлорофилл (который придает зелёный цвет), поглощающий синий и частично красный свет, излучаемые Солнцем. Так как хлорофилл чувствителен к холоду, некоторые изменения в погоде , такие как ранние заморозки, "отключат" его выработку быстрее обычного.
В это время оранжевые и жёлтые пигменты, называемые каротиноиды (которые также можно встретить в моркови) и ксантофиллы светят через листья, у которых не осталось зелёного цвета. "Жёлтый цвет присутствует в листьях всё лето, но его не видно пока не исчезнет зелёный" говорит Пол Шаберг
"Желтый цвет присутствует в листьях всё лето, но его не видно, пока не исчезнет зелёный" говорит Пол Шаберг (Paul Schaberg), физиолог растений из Лесной службы США. Но у учёных пока мало информации о красном цвете, который появляется у некоторых листьев осенью. Известно, что красный цвет происходит от антоцианидов , которые, в отличие от каротиноидов, вырабатываются только осенью. Антоцианиды также придают цвет клубнике, красным яблокам и сливам.
Деревья вырабатывают антоцианиды, когда чувствуют смену в окружающей среде - заморозки, ультрафиолетовое излучение, засуху и/или грибок . Но красные листья также являются признаком болезни дерева. Если вы заметили, что листья дерева раньше обычного (в конце августа) стали красного цвета, вероятнее всего дерево страдает от грибка, или оно было где-то повреждено человеком.
Почему дерево тратит свою энергию, чтобы выработать
новые антоцианиды в листе, когда этот лист вот-вот опадёт?
Пол Шаберг считает, что если антоцианиды помогают листьям оставаться на дереве дольше, они могут помочь дереву впитать больше полезных веществ до того, как листья опадут. Дерево может использовать впитанные ресурсы, чтобы расцвести в следующем сезоне.
Антоцианины
Тема антоцианинов немного сложнее для изучения, нежели остальные компоненты деревьев. Несмотря на то, что все деревья содержат хлорофилл, каротин и ксантофиллы, не все вырабатывают антоцианины. Даже те деревья, которые имеют антоцианины, вырабатывают их только при определённых условиях. До того, как дереву избавиться от своих листьев, оно пытается впитать как можно больше питательных веществ из листьев, и в этот момент в роль вступает антоцианин.
У учёных есть несколько ответов на вопрос, почему некоторые деревья вырабатывают это вещество, и листья меняют свой цвет.
Самая распространённая теория говорит о том, что антоцианины защищают листья от переизбытка солнечного света, при этом позволяя дереву впитывать полезные вещества, хранящиеся в листьях. На дереве эти пигменты играют роль солнцезащитного крема , блокируя опасное излучение и охраняя листья от переизбытка света. Они также защищают клетки от быстрого замерзания. Их пользу можно сравнить с пользой антиоксидантов.
Большое количество солнечного света, сухая погода, морозная погода, низкий уровень питательных веществ и другие стрессовые факторы повышают концентрацию сахара в древесном соке . Это запускает механизм выработки большого количества антоцианинов в последней попытке накопить энергию, чтобы пережить зиму.
Учёные полагают, что изучение антоцианидов поможет понять уровень болезни каждого дерева. Это, в свою очередь, в будущем даст более понятную картину о проблемах окружающей среды. Как говорил персонаж книги и мультфильма Лоракс: "Цвет деревьев однажды сможет сообщить нам, что чувствует на данный момент дерево".
Весной и летом листья деревьев зелёного цвета из-за содержащегося в них в большом количестве зелёного вещества – хлорофилла . Хлорофилл выполняет очень важную роль. Используя воду и солнечные лучи, он вырабатывает питание для всего дерева. Происходит фотосинтез – процесс образования сахара на свету в хлоропластах, который затем превращается в крахмал.
Весной и летом в период активного роста и развития растений хлорофилл в большом количестве содержится в листьях, окрашивая их в ярко-зелёный цвет. Помимо зелёного хлорофилла, в листьях в меньших количествах есть и другие вещества – жёлтые, оранжевые и красные, кроме этого, стенки клеток, образующих лист, коричневого оттенка. Но все эти цвета заглушаются зелёным и поэтому практически не видны.
С наступлением холодов каналы, которые переносили соки в лист и из листа, постепенно закрываются. Так уменьшается количество воды, поступающей в лист, и уменьшается количество хлорофилла. Тогда начинают проступать незаметные до этого оттенки различных веществ и прожилок. Листья вдруг раскрашиваются в удивительные жёлто-красные, багровые, бурые цвета. Листья, потерявшие хлорофилл, уже не смогут снова стать зелёными. Наступает сезон золотой осени.
С приходом осени продолжительность светового дня уменьшается. Следовательно, процесс фотосинтеза тоже не имеет достаточного времени для развития. Процесс фотосинтеза важен для получения питания деревьям. Вот и получается, что питательных веществ дерево получает все меньше, что влечет за собой замедление всех процессов.
Хлорофилл начинает разрушаться, зеленого цвета в листьях становится видно все меньше. Теперь наступает черед других цветовых пигментов: желтого ксантофилла, оранжевого каротина и красного антоциана. Благодаря этим пигментам листья приобретают такую яркую окраску.
Наверное, все замечали, что не все деревья «одеваются» осенью одинаково. В расцветке каких-то преобладают багряные тона, в каких-то – желтые, а в каких-то – коричневые. К примеру, листья кленов и осин окрашиваются в багровые тона. Листья лип, дубов и берез отливают золотом.
Интересно, что листья ольхи, сирени не успевают изменить расцветку, они опадают еще зелеными. Почему? Да потому что в листьях этих деревьев отсутствуют какие-либо красящие пигменты, кроме хлорофилла.
Все жизненные процессы в деревьях замедляются с приходом осени, жизненная сила листьев угасает. И это процесс вечен, как сама жизнь, и так же естественен и необратим. То есть те листья, которые уже потеряли свой зеленый пигмент хлорофилл, уже не смогут восстановить свою силу.
Процесс окраски листьев можно разделить на три этапа:
- Начало изменения окраски листьев. Желтеют некоторые листья ;
- Изменение окраски крон деревьев. Верхушки начинают пестреть и заметно отличаться от, остальной кроны;
- Полное изменение окраски листьев. Практически вся крона изменила свой цвет.
Опадание листьев – это сбрасывание всех вредных веществ. В листьях накапливается большое количество питательных веществ. Однако кроме полезных веществ в листьях накапливаются и вредные вещества — метаболиты, лишние минеральные соли, которые только вредят здоровью дерева. Осень — пора, когда дерево начинает избавляться от вредных, имеющихся в листьях, а полезные оставляет себе на зимовку.
Кроме того, ученые доказали, что зимой, когда, листьев на кроне не остается, у дерева мало шансов пострадать от засухи. Причина в том, что листья забирают достаточно много влаги, а с ее недостатком корни справиться не смогут.
Когда бывают самые яркие цвета листьев?
Самые яркие, сочные цвета листьев бывают осенью, когда долго стоит холодная сухая и солнечная погода (при температуре от 0 до 7 градусов Цельсия усиливается образование антоцианина). Красивая расцветка листьев осенью бывает в таких местах, как штат Вермонт. А вот, например, в Великобритании, где климат дождливый и погода почти все время пасмурная, осенние листья чаще всего тускло-желтые или коричневые. Проходит осень, наступает зима. Вместе с листьями растения теряют и красочную расцветку.
Листья прикрепляются к ветвям особыми черенками. С наступлением зимних холодов связь между клетками, из которых состоят черенки, распадается. После этого листья остаются связанными с веткой только тонкими сосудиками, по которым в листья поступают вода и питательные вещества. Легкое дуновение ветра или капля дождя могут разорвать эту эфемерную связь, и листья упадут на землю, добавив еще один цветной штрих к разноцветному толстому ковру из опавших листьев. Растения запасают питание к зиме, как бурундуки и белки, но накапливают его не в земле, а в ветвях, стволах и корнях.
Листья, в которые перестает поступать вода, высыхают, опадают с деревьев и подхваченные ветром долго кружат в воздухе, пока не улягутся на лесные тропинки, выстилая их хрустящей дорожкой. Желтая или красная окраска листьев может сохраняться несколько недель после того, как они опали. Но со временем соответствующие пигменты разрушаются. Единственное, что остается, – это танин (да-да, это именно он окрашивает чай).
Почему листья осенью меняют цвет? Эксперимент
Для того чтобы найти ответ на вопрос, почему осенью листья на деревьях меняют цвет и желтеют, детям нужно будет собрать немного листьев.
После чего вы вместе должны рассортировать их по цветам в подготовленные контейнеры. После этого листья заливаются спиртом и перемалываются. После измельчения и перемешивания спирт поможет цвету еще лучше проявиться.
Подсказка: время полного поглощения цвета будет зависеть от того, сколько листьев и спирта было использовано. Спустя 12 часов жидкость может еще не до конца впитаться, но эффект уже очевиден. По мере того, как жидкость впитывается в фильтр, цвета из листочков расходятся.
Объяснение эксперимента, почему листья меняют цвет
Зимой дни становятся короче, что уменьшает количество солнечного света для листьев. Из-за недостатка солнца, растения переходят в стадию покоя и питаются глюкозой, которую накопили за лето. Как только включается «зимний режим», зеленый цвет хлорофилла листья покидает. А по мере того как яркий зеленый оттенок исчезает, мы начинаем видеть желтые и оранжевые цвета. Небольшое количество этих пигментов было в листьях все время. Например, кленовые листы ярко красные, так как в них есть избыток глюкозы.
Почему желтеют листья на деревьях летом?
Основные питательные вещества, необходимые для развития дерева:
- Магний;
- Калий;
- Фосфор;
Магния может не хватать на супесчаных и песчаных почвах. Часто его дисбаланс проявляется во влажную погоду, при частых поливах – магний быстро вымывается.
Калия не хватает листьям, если помимо желтизны, заметен красный ободок на листовой пластине. Нехватка калия сопровождается одновременным недостатком фосфора.
Фосфорное голодание проявляется в появлении бронзового оттенка и листья засыхают, охватывая всю поверхность листа.
Подкормка почвенной смеси недостающими ингредиентами решит проблему.
Переувлажнение почвы
Близкое залегание грунтовых вод и переувлажнение почвы из-за частого полива повлияет на застой воды, распад кислород. Плодовые деревья в саду начнут не только желтеть, но и засыхать, увядать, не исключено, что корневая система будет гнить. Проблему поможет решить почвенный дренаж, повышение уровня посадки, нормализация ухода.
Хлороз плодовых деревьев
При развитии хлороза листья плодовых деревьев становятся тусклыми, бледными, желтеют, будто в саду нет солнца.
Хлороз может появится по многим причинам:
- Превышение уровня извести в почве;
- Чрезмерное количество свежего навоза;
- Недостаток солей железа (не образовывается хлорофилл);
- Перемерзание корней;
- Кислородное голодание (вследствие переувлажнения);
Если хлороз не успел охватить всю крону дерева, то необходимо восстановить пробел в уходе, вызывавший хлороз, а также подкормить раствором железного купороса (2%).
Вредители и болезни плодовых деревьев
При появлении тли или клещей листья не только желтеют летом у деревьев в саду – появляются деформированные побеги. Аналогичные симптомы могут проявляться при развитии грибковых заболеваний. Для того, чтобы садовые деревья были здоровы, нужно проводить профилактику опрыскиванием растворами до начала цветения и после его окончания.
Повреждение коры садовых деревьев летом
Летом садовые деревья начинают желтеть, если ранее их кора или корневая система была механически повреждена. Это могло произойти при пересадке, рыхлении почвы, обрезке или обработки. Из-за нарушения жизнедеятельности тканей дерева, происходит общее увядание. Определить проблему в данном случае затруднительно. Восстановить плодовое дерево в саду летом поможет либо подкормка, либо использование биологических препаратов для перекрытия ран.
Саша К. (Белогорск)
В какой период начинается и заканчивается листопад у липы и березы?
С наступлением сентября деревья понемногу начинают сменять летний изумрудно-зеленый окрас листьев на осенний желтый. Пройдет еще немного времени и вся золотая листва хлынет на землю. Наблюдая за природой, люди часто задаются вопросом – а когда заканчивается листопад у березы, липы, кленов и других любимых желтеющих деревьев? Попробуем ответить на этот вопрос.
Когда желтеют листья
Листва начинает изменять цвет задолго до первых морозов. Как правило, это происходит в конце августа, когда день уже заметно сократился и немного похолодало, и длится на протяжении 14-20 дней. Вначале на ветвях виднеются лишь единичные серо-желтые участки, но день за днем их становится все больше.
Осенняя береза
К середине сентября листья березы становятся охристо-золотыми и постепенно начинают опадать. Не менее прекрасны в это время ветви клена. Кроны дерева покрывает листва желтых, кирпично-красных, красных и даже пурпурных оттенков. Заметно выделяется листва липы, которая лишь наполовину пожелтела.
Начало листопада
У многих деревьев листопад проходит неравномерно, то есть бывает в разное время. Например, после первого сильного заморозка начинается листопад у липы и кленов. Береза же к этому времени уже сбросила большую часть листьев. Листопад у нее начинается в первой декаде сентября и длится 15-20 дней.
Важно! Начало листопада зависит от погоды. Сухая солнечная погодка и безветренные деньки задерживают золотое убранство деревьев.
Особенно обильным листопад бывает после третьего заморозка. Листья падают на землю очень густо, образуя толстую подстилку на земле. Береза роняет осенью около 30 кг листьев. У взрослой липы и клена это количество достигает 40-50 кг.
Конец листопада
Окончание листопада, как правило, сопровождается значительным похолоданием, ухудшением погодных условий, частыми дождями и сильными порывами ветра. К 7-10 октября липы и березы теряют последние желтые листочки. Клены же оголяются намного позже, лишь к 20 октября. Единичные листики могут удерживаться на ветвях до середины ноября, напоминая прохожим о прошедшей золотой поре года.
Осенний клен
Наблюдения за природой во время листопада
Период активного листопада сопровождается значительным похолоданием и приходом ночных заморозков. Летние белые облака заменяет сплошная серая пелена. Утром часто бывает туман. В небо устремляются первые стайки перелетных птиц.
Окончанию листопада у липы и кленов сопутствует мрачная дождливая погода, изморозь на еще зеленой траве и тоненькая наледь на лужах. Грачи сбиваются в стаи и улетают на юг. Постепенно остывает земля и засыпает природа.
Осенний листопад: видео
Давно доказано, что растения - это живые существа. Они, так же, как и животные, питаются, дышат, размножаются. В них происходят тысячи биохимических реакций, образуются полезные питательные вещества, из них выводятся продукты распада в результате метаболизма. То есть все процессы, характеризующие проявление жизни, присутствуют и в растениях, делающих нашу планету невообразимо прекрасной, чистой и разнообразной.
Биологические ритмы
Как растения дышат? Почему желтеют листья у них? Чем они питаются? Как растут? Множество вопросов возникает у тех, кто видит эти удивительные создания, столь многообразные, красивые, яркие и разноцветные.
Для всех растений характерны определенные так же, как и для других живых организмов. К ним можно отнести:
- раскрывание бутонов и их закрытие под влиянием длины и химического состава окружающей среды;
- интенсивное наращивание массы побега;
- сжатие и раскрытие устьиц на листьях;
- усиление или ослабление дыхания, фотосинтеза;
- листопад и другие.
Таким образом, ответ на вопрос о том, почему желтеют листья у растений, кроется в механизмах биологических ритмов. Именно эти процессы позволяют им приспосабливаться к условиям среды, выживать в них, осуществлять жизнедеятельность максимально эффективно, расти и развиваться, реагировать на химические и физические воздействия со стороны природы, человека, животных и так далее.
Почему желтеют листья на деревьях, например? Это также одно из проявлений биологического ритма, направленного на сохранение жизнеспособности особи в условиях пониженных температур и сокращения количества солнечного света и влаги. Цвет же листовой пластинки определяется особыми веществами в ее составе.
Почему желтеют и опадают листья? Да потому что происходит перестройка химических реакций внутри растительного организма. Каждый представитель флоры содержит в своем составе ряд пигментов - веществ, определяющих окраску органов (листьев, венчиков цветков, стеблей и так далее). Всего можно выделить четыре основные группы таких соединений:
Все перечисленные пигменты в первую очередь дают внешнюю реакцию на изменение состояния особей. Почему у растений желтеют листья, что вызывает такие проявления, рассмотрим подробнее.
Причины листопада у деревьев
Явление листопада - одно из самых красивых в природе. Именно поэтому осень - излюбленное время года многих поэтов. Ведь окружающая красота просто не может не стать источником вдохновения для творческих людей. Многоцветье кругом, желтые, зеленые, красные, оранжевые и даже буро-фиолетовые оттенки просто кружат голову, а запах опавших листьев приятно радует обоняние.
Чем же вызваны такие изменения и всегда ли это нормально? Рассмотрим причины листопада у деревьев. Их можно объединить в две группы: естественные и вынужденные. Каждая включает в себя ряд пунктов и объяснения к ним.
Естественные
К таковым причинам относятся сезонную смену погодных условий, а также изменение длины светового дня. Все лето зеленые гиганты готовятся к этим ритмическим переменам. Накапливают питательные вещества и запасают их в стеблях и стволе, активно осуществляют процессы фотосинтеза и дыхания, потребляют максимально возможное количество влаги.
С наступлением холодов, укороченных световых дней внутри листовых пластин начинаются преобразования.
- Пигмент хлорофилл начинает действовать все меньше, окраска бледнеет. Это дает возможность проявиться другим пигментам. В результате листья желтеют, краснеют и так далее. Каким будет цвет опадающей листвы, зависит от генетических особенностей вида дерева. Причем интересен факт, что чем ярче солнце в осеннюю пору, тем быстрее разрушается хлорофилл, и листья желтеют. Во время затяжных дождей деревья дольше радуют зеленью.
- За время летнего периода в пластинах листов накапливается множество продуктов метаболизма, солей, минеральных веществ. Это делает лист тяжелым, и он постепенно начинает отслаиваться в районе черешка от стебля.
- У основания черешка, между ним и стволом, начинаются процессы образования специального тканевого слоя, постепенно отторгающего лист.
- Под воздействием механических факторов (дождь, ветер, гроза и так далее), собственной тяжести все листья начинают поочередно опадать.
Вынужденные
На вопрос о том, почему желтеют листья, есть и другой ответ. Это происходит по вынужденным причинам, таким как:
Приветствую вас, мои дорогие исследователи!
Сегодня на обсуждении новый проект, материал по которому сможет пригодиться вам для очередного выступления на уроке «Окружающий мир». Почему листья желтеют осенью? Этот вопрос часто интересен для детей, особенно когда они идут по парковой дорожке, ногой разгребая опавшую листву. А вот действительно, почему?
План урока:
Какой художник красит листья?
Летом зелёная крона деревьев живёт благодаря процессу под названием фотосинтез. Слышали про такой?
Думаю, даже для дошкольников не секрет, что листочки поглощают углерод и перерабатывают его с помощью энергии солнца в органические вещества, которыми питаются, выделяя обратно кислород. Это волшебство внутри листа дерева происходит только при комфортных условиях: для него важно тепло и солнечные лучики. Что отвечает за краски?
Как в листьях живут соседи-пигменты?
Вижу в глазах вопрос: «Почему же, если все пигменты живут вместе, нет жёлтых и оранжевых листьев летом, а зелёных осенью?»
Всё дело в том, что активный хлорофилл своим большим количеством в тёплое время маскирует другие красители, их просто не видно. С наступлением осени, когда солнышка и дневного света мало, зелёный художник начинает вырабатываться всё меньше, не восполняясь уже в таких количествах как летом. Вот тогда начинают просвечивать другие оттенки.
Потому-то очень часто в самом начале осени листочки на дереве окрашиваются не все сразу, а расписываются причудливым узором, когда на жёлтом или оранжевом фоне ещё сохраняются зелёные прожилки.
С каждым днём ближе к зиме имеющийся хлорофилл разрушается, новый не пополняется из-за отсутствия условий для фотосинтеза. Прожилки листочков, по которым поступают питательные вещества, закрываются плотной пробкой из клеток, снижая количество сока у растения.
Вот она: золотая осень в самом разгаре, зелёных листьев на дереве уже не найти! Причём, чем быстрее наступает холод, тем скорее дерево «отключает» фотосинтез. Под ногами появляется пестрый ковер, самое время или сматерить пару-тройку .
Зачем деревья сбрасывают листья?
Листья жёлтые над городом кружатся,
С тихим шорохом к нам под ноги ложатся…
Вот уж действительно, стояли бы круглую зиму, радовали нас своей яркой красотой. Ан нет! Листья начинают опадать к нам под ноги, предвещая смену сезона. Почему?
С приходом холодов почва начинает промерзать, деревьям уже недостаточно влаги и минеральных веществ. Жизненные процессы постепенно затухают, все растения впадают в спячку. А как спать, если каждый листочек нужно кормить? Приходиться экономить на питании, избавляясь от лишних потребителей, поэтому-то деревья сбрасывают листву перед зимой.
На месте крепления черешка листочка образуется специальный пробковый слой, который закрывает приток питательных веществ от дерева. Листья с каждым днём всё слабее держатся и постепенно опадают. Как при смене окраски, покидают дерево они не все сразу. Какой-то задержится подольше, развеваясь на ветру, некоторые падают в числе первых, выстилая золотые дорожки.
Поэтому листопад – это условие продолжения жизни дерева, необходимый для того, чтобы с приходом весны мы вновь смогли радоваться молодым зелёным листочкам.
Вот так коротко мы с вами сегодня нашли ответ на поставленный вопрос. Чтобы доклад закончился интересно, предлагаю ребус на осеннюю тему. Ловите! А я с вами прощаюсь до новых встреч на проектах.
«На ручей, рябой и пестрый,
Стихотворение — «Перед дождём»
Евгения Климкович.
